¿Cuál es ϵ∞ϵ∞\epsilon_\infty en esta ecuación y por qué puede despreciarse en el IR?

Estoy leyendo este documento (advertencia, PDF) y mencionan que la permitividad compleja ϵ y conductividad compleja σ están relacionados a través de la ecuación

ϵ ϵ = ( 4 π i σ ) / ω

Luego dicen que en la región del IR lejano, ϵ puede despreciarse, por lo que simplifica la ecuación.

Que hace ϵ representar fisicamente?

De Jackson, dice que si algunos electrones en el material son "libres", entonces la permitividad compleja es

ϵ ( ω ) = ϵ b ( ω ) + i norte mi 2 F 0 metro ω ( γ 0 i ω )
, que es bastante similar en forma a la primera ecuación. en jackson, ϵ b ( ω ) es la contribución de los electrones que son dipolos en lugar de libres.

Entonces, ¿por qué pueden ser ignorados en la FIR?

Comentario menor a la publicación (v2): Considere mencionar explícitamente el autor, el título, etc. del enlace, para que sea posible reconstruir el enlace en caso de que se rompa.

Respuestas (2)

Para un metal, la lata de permitividad generalmente se describe mediante el modelo de Drude con una permitividad dada por,

ϵ = ϵ i ϵ = ϵ ω pag 2 ω ( ω i γ ) = ϵ ω pag 2 ω 2 + γ 2 i γ ω ω pag 2 ω 2 + γ 2

dónde ω pag 2 = norte q 2 / ϵ 0 metro es la frecuencia de plasma del gas de electrones. Esto es equivalente a la forma que ha dado. ϵ es la constante dieléctrica, y es un valor positivo relacionado con la polarizabilidad atómica. Está determinado por las propiedades atómicas y la estructura cristalina de su material, y generalmente depende débilmente de la frecuencia. Por ejemplo, en Silicon tenemos ϵ 3.6 en λ = 1500   norte metro y ϵ 3.4 en λ = 10.6   m metro .

Si el material tiene una concentración de electrones muy grande, normalmente del orden de 10 22 en metales, entonces resulta que la frecuencia del plasma ω pag corresponde a una frecuencia en la parte roja del espectro visible o en el infrarrojo cercano. Si ω > ω pag , entonces tendremos ϵ ϵ . Si ω < ω pag , entonces los términos de Drude serán muy grandes y negativos, especialmente en el infrarrojo. ϵ es típicamente alrededor de 10-20, pero en el infrarrojo lejano a menudo tendremos la parte real de la permitividad ϵ que poseen valores negativos mayores que 1000 . Entonces, en este régimen de frecuencia, generalmente es seguro despreciar la constante dieléctrica.

Porque en el FIR, ω 0 y por lo tanto el 4 π i σ / ω término domina el ϵ término. Por lo tanto, se puede descuidar con seguridad. Tienes razón en que el ϵ representa la contribución a ϵ ( ω ) de los electrones enlazados (o dipolares).